KR101007743B1 - 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지용 실리콘 잉곳의 스퀘어 컷팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅장치에 관한 것으로, 연계되어 회전하는 다수 개의 풀리에 가로방향 및 세로방향으로 각각 하나의 와이어를 권취하되, 가로방향 및 세로방향으로 권취된 각 방향 하나의 와이어로 6개의 컷팅 라인이 형성될 수 있도록 하여 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작을 함으로써 다수의 컷팅 와이어가 실행할 수 있는 성능이 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
상기 특징을 갖는 본 발명은 잉곳을 효율적으로 절단하기 위한 잉곳용 스퀘어 절단장치에 관한 것으로, 이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와, 상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와, 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33)와 구동 풀리(33)의 일측 상부에 형성되는 다수 개의 가이드 풀리(34) 및 지면과 평행하게 위치되는 다수 개의 회전 풀리(35), 회전 풀리(35)와 어긋나게 마주하도록 위치되되 와이어(W)의 텐션을 조절하도록 하는 다수 개의 텐션조절 풀리(36), 귄취되는 와이어(W)를 하나의 일체로 연결하여 주는 보조 풀리(37)로 구성되는 승하강 대차(30)와, 승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
상기 구성을 갖는 본 발명 컷팅 장치는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치로 균일한 잉곳 컷팅면이 형성되도록 함으로써 궁극적으로 잉곳의 품질을 향상시킬 뿐 아니라, 나아가 웨이퍼 품질의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 가져오게 된다.
또한, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하여 다수의 와이어 사용시 와이어의 마모도, 텐션 유지도 등에 따라 발생될 수 있는 불균일한 컷팅면 양산 등의 폐단을 없애고, 하나의 와이어로 균일 텐션 및 균일 절단면을 확보할 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
하강하여 컷팅 작업이 이루어지는 다수 조의 풀리에 권취된 와이어에서 동일한 텐션을 유지하지 못하고 어느 하나의 와이어의 텐션이 느슨하게 되면, 텐션을 유지하지 못하여 와이어 절단 능력이 떨어지게 되고, 이러한 와이어는 컷팅 작업 시간이 지체될 수 밖에 없는 바, 이에 다른 와이어들은 상기 와이어의 잉곳 컷팅이 완료될 때까지 대기하고 있어야 하는 등 각개 제어에서 발생되는 기존 잉곳 컷팅장치의 문제점을 해결하고, 작업 손실을 최소화하며, 작업성이 향상되는 특징이 있다.
하여, 상기 본 발명은 잉곳의 절단 품질의 신뢰성을 확보할 뿐 아니라 와이어가 동일 텐션을 유지하여 컷팅 라인의 균일성을 유지하도록 하여, 생산성이 증대되고 효율적인 잉곳의 절단을 위한 잉곳용 스퀘어 컷팅장치를 제공한다.
상기 특징을 갖는 본 발명은 잉곳을 효율적으로 절단하기 위한 잉곳용 스퀘어 절단장치에 관한 것으로, 이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와, 상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와, 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33)와 구동 풀리(33)의 일측 상부에 형성되는 다수 개의 가이드 풀리(34) 및 지면과 평행하게 위치되는 다수 개의 회전 풀리(35), 회전 풀리(35)와 어긋나게 마주하도록 위치되되 와이어(W)의 텐션을 조절하도록 하는 다수 개의 텐션조절 풀리(36), 귄취되는 와이어(W)를 하나의 일체로 연결하여 주는 보조 풀리(37)로 구성되는 승하강 대차(30)와, 승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
상기 구성을 갖는 본 발명 컷팅 장치는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치로 균일한 잉곳 컷팅면이 형성되도록 함으로써 궁극적으로 잉곳의 품질을 향상시킬 뿐 아니라, 나아가 웨이퍼 품질의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 가져오게 된다.
또한, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하여 다수의 와이어 사용시 와이어의 마모도, 텐션 유지도 등에 따라 발생될 수 있는 불균일한 컷팅면 양산 등의 폐단을 없애고, 하나의 와이어로 균일 텐션 및 균일 절단면을 확보할 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
하강하여 컷팅 작업이 이루어지는 다수 조의 풀리에 권취된 와이어에서 동일한 텐션을 유지하지 못하고 어느 하나의 와이어의 텐션이 느슨하게 되면, 텐션을 유지하지 못하여 와이어 절단 능력이 떨어지게 되고, 이러한 와이어는 컷팅 작업 시간이 지체될 수 밖에 없는 바, 이에 다른 와이어들은 상기 와이어의 잉곳 컷팅이 완료될 때까지 대기하고 있어야 하는 등 각개 제어에서 발생되는 기존 잉곳 컷팅장치의 문제점을 해결하고, 작업 손실을 최소화하며, 작업성이 향상되는 특징이 있다.
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Description
본 발명은 태양전지용 실리콘 잉곳의 스퀘어 컷팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅장치에 관한 것으로, 연계되어 회전하는 다수 개의 풀리에 가로방향 및 세로방향으로 각각 하나의 와이어를 권취하되, 가로방향 및 세로방향으로 권취된 각 방향 하나의 와이어로 다수의 컷팅 라인이 형성될 수 있도록 하여 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작을 함으로써 다수의 컷팅 와이어가 실행할 수 있는 성능이 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
일반적으로 태양전지는 광기전력 효과를 이용하여 빛 에어지를 직접 전기 에어지로 변환시키는 반도체 소자로, 실리콘에 붕소를 첨가한 P형 반도체 위에 인을 확산시킨 N형 실리콘 반도체 층을 형성하여 만들어지며 후면은 전체에 전극이 형성되어 있고 전면은 빛이 통과할 수 있도록 총 면적의 5∼15% 정도 전극이 형성되어 있다.
상기 태양전지는 실리콘 반도체의 일종이나 회로가 아니어서 포토, 식각 등의 공정이 필요없어 경제적이며, 일반 반도체보다 더욱 효율성이 높아 근래에 많이 효용되고 있다.
한편, 상기 태양전지는 재료에 따라 크게 실리콘 태양전지와 화합물 태양전지 등으로 구분되며, 기판을 실리콘 웨이퍼로 사용하느냐 유리 등의 다른 기판을 쓰느냐에 따라 벌크형과 박막형으로 나누어지게 되고, 상기 벌크형 실리콘 태양전지는 다시 실리콘 결정의 종류에 따라 다결정과 단결정으로 구분되게 된다.
상기 실리콘 태양전지의 일반적인 제조공정은 모래 등 실리콘을 포함한 원재료를 정제하여 폴리 실리콘을 뽑아내는 과정으로 시작하여 실리콘 덩어리인 잉곳을 만든 후 이를 슬라이싱 컷팅하여 실리콘 웨이퍼를 만들게 되며, 웨이퍼 위에 PN 접합과 전극을 형성하면 태양전지가 만들어지게 된다.
상기 실리콘의 원재료는 모래나 자갈 등에 많이 포함되어 있지만, 철, 니켈, 코발트, 탄소 등 불순물이 많이 섞여 있어 이를 정제해 고순도 폴리실리콘을 만들기 위해 원재료를 탄소 등과 함께 전기로에 넣어서 용융해 얻은 순도 98%의 금속급 실리콘을 분쇄하여 염산으로 처리하면 삼염화실란(TCO, Trichllorosilan)이 생성되는데, 상기 삼염화실란을 증류하여 불순물을 제거하면 고순도의 다결정 실리콘이 만들어지게 되며, 이를 전기로에 용융 응고하여 육면체 형태의 규소 잉곳이 양산되게 된다.
한편, 상기 다결정 실리콘은 다시 한번 물리적으로 정제하여야 단결정 실리콘으로 형성되게 되는 바, 단결정 실리콘의 대표적인 제조방법인 쵸크랄스키법(CZ)에 따르면 이산화규소함량이 99%이상인 고순도 석영 도가니에 붕소나 인 등의 저항률 조정용의 3족 혹은 5족 원소와 함께 넣어 실리콘의 녹는점인 1,420℃이상의 고온으로 용융하여 원하는 결정 방향과 동일한 단결정 종자를 실리콘 용액의 액면을 부착하고 회전시키면서 끌어올리면 종결정과 동일한 원자배열을 한 환봉 형태의 단결정 잉곳이 만들어지게 되는 것이다.
상기 육면체 형태로 양산되는 다결정 잉곳 및 환봉 형태로 양산되는 단결정 잉곳은 이를 슬라이스 컷팅함으로써 웨이퍼로의 제조가 이루어지게 되는 것으로, 상기 슬라이스 컷팅에 앞서 잉곳을 블릭 형태로 형성시켜 웨이퍼로 구현되게 하는 스퀘어링 과정을 거쳐야 하는 바, 스퀘어 컷팅은 다결정 잉곳의 경우 통상적으로 상, 하면이 정사각형을 이루는 육면체 형태의 규소 잉곳을 3×3, 4×4, 5×5, 6×6 등으로 컷팅하여 원하는 크기의 다수의 블릭 형태로 나누는 것을 의미하며, 단결정 잉곳의 경우 환봉 형태의 웨이퍼가 스퀘어 형태로 형성되도록 잉곳의 사방을 절단하여 이루어지게 되는 것으로, 상기 스퀘어링 과정은 벤드 쏘에 의해 이루어지게 되며, 종래의 상기 벤드 쏘에 의한 절단작업은 각각의 잉곳 하나하나마다 개별로 시행되어 절단이 이루어지고 있어 상기 절단이 수차례 반복작업을 거쳐야만 수개의 잉곳의 스퀘어링 작업이 이루어지는 문제점이 있었다.
하여, 상기와 같은 잉곳의 스퀘어형으로의 절단작업은 공정에 상당한 시간이 소요되어 이로 인해 효율적인 블릭 생산에 장애 요소로 작용하고 있어, 상기의 폐단을 없애고 블릭의 신속하고 효율적인 생산을 위해 잉곳의 절단 처리량을 향상시키고 비용을 감소하기 위한 가능한한 신속하고 정밀하게 잉곳을 절단할 수 있는 방안의 마련이 시급한 실정이었다.
하여 본원 출원인이 본원 출원에 선행하여 출원한 10-2009-0039737호 '잉곳용 스퀘어 컷팅장치'를 살펴보면, 잉곳을 공급하도록 하는 공급 대차와 컷팅 수단이 마련되는 가로 및 세로 방향의 한 조로 형성되는 승하강 대차(1)와 승하강 대차(1) 상에 형성되는 회전 모터(2) 및 회전 모터(2)에 의해 회전하는 다수 조의 회전 풀리(3), 이에 권취되어 회전하는 컷팅 와이어(W) 및 이의 텐션을 조절하며 간격을 유지하도록 하는 간격조절 풀리(4)를 포함하는 컷팅 수단으로 구성되는 것으로, 한 번의 컷팅 작업으로 다결정 잉곳을 다수의 셀로 분할하도록 함을 특징으로 하여 출원한 바 있다.
그러나, 상기 선 출원된 '잉곳용 스퀘어 컷팅장치'는 한 번의 컷팅 작업으로 다수의 잉곳 스퀘어 절단이 이루어져 잉곳의 스퀘어링 공정에 유리한 이점은 있으나, 마주하는 두 개의 풀리에 권취되는 와이어가 가로방향 및 세로방향으로 다수 조로 형성되는 바, 상기 각 조의 풀리는 각개의 와이어를 권취시키는 것으로, 동 방향 권취된 와이어라도 와이어 마모 및 텐션의 유지도 변화 등 다수의 와이어가 동일 상태를 유지하지 못하는 경우가 종종 발생하였으며, 이로 인해 잉곳 절단면의 품질이 균일하지 못하거나, 정밀한 스퀘어 컷팅이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
요컨데, 하강하여 컷팅 작업이 이루어지는 다수 조의 풀리에 권취된 와이어에서 동일한 텐션을 유지하지 못하고 어느 하나의 와이어의 텐션이 느슨하게 되면, 텐션을 유지하지 못하여 와이어 절단 능력이 떨어지게 되고, 이러한 와이어는 컷팅 작업 시간이 지체될 수 밖에 없는 바, 이에 다른 와이어들은 상기 와이어의 잉곳 컷팅이 완료될 때까지 대기하고 있어야 하는 등 각개 제어에서 발생하는 작업 손실이 크며, 효율성이 떨어지는 폐단이 있었다.
또한, 다수 와이어의 텐션의 상이함으로 인해 블릭의 규격이 일률적인 올바른 형태로 양산되지 못할 뿐 아니라, 절단면이 평활하지 못하고 층이 생기는 등의 문제점 또한 빈빈하게 발생되었다.
상기와 같이, 육면체 형태로 생산되는 다결정 실리콘 잉곳 및 환봉의 형태로 생산되는 단결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼로의 양산을 위한 슬라이스 컷팅에 앞서 선행되는 잉곳을 다수의 블릭으로 분할하는 스퀘어링 절단에 있어, 잉곳의 절단 폭이 동일하게 절단되는 것을 보장할 수 없어 블릭 제품의 규격에 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
하여 상기 본 발명은 잉곳의 절단 품질의 신뢰성을 확보할 뿐 아니라 와이어가 동일 텐션을 유지하여 컷팅 라인의 균일성을 유지하도록 하여, 생산성이 증대되고 효율적인 잉곳의 절단을 위한 잉곳용 스퀘어 컷팅장치를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고 잉곳을 효율적으로 절단하기 위한 잉곳용 스퀘어 절단장치에 관한 것으로, 이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와, 상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와, 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33)와 구동 풀리(33)의 일측 상부에 형성되는 다수 개의 가이드 풀리(34) 및 지면과 평행하게 위치되는 다수 개의 회전 풀리(35), 회전 풀리(35)와 어긋나게 마주하도록 위치되되 와이어(W)의 텐션을 조절하도록 하는 다수 개의 텐션조절 풀리(36), 귄취되는 와이어(W)를 하나의 일체로 연결하여 주는 보조 풀리(37)로 구성되는 승하강 대차(30)와, 승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작을 함으로써 다수의 컷팅 와이어가 실행할 수 있는 성능이 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
상기 구성을 갖는 본 발명 컷팅 장치는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치로 균일한 잉곳 컷팅면이 형성되도록 함으로써 궁극적으로 잉곳의 품질을 향상시킬 뿐 아니라, 나아가 웨이퍼 품질의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 가져오게 된다.
또한, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하여 다수의 와이어 사용시 와이어의 마모도, 텐션 유지도 등에 따라 발생될 수 있는 불균일한 컷팅면 양산 등의 폐단을 없애고, 하나의 와이어로 균일 텐션 및 균일 절단면을 확보할 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
하강하여 컷팅 작업이 이루어지는 다수 조의 풀리에 권취된 와이어에서 동일한 텐션을 유지하지 못하고 어느 하나의 와이어의 텐션이 느슨하게 되면, 텐션을 유지하지 못하여 와이어 절단 능력이 떨어지게 되고, 이러한 와이어는 컷팅 작업 시간이 지체될 수 밖에 없는 바, 이에 다른 와이어들은 상기 와이어의 잉곳 컷팅이 완료될 때까지 대기하고 있어야 하는 등 각개 제어에서 발생되는 기존 잉곳 컷팅장치의 문제점을 해결하고, 작업 손실을 최소화하며, 작업성이 향상되는 특징이 있다.
하여, 상기 본 발명은 잉곳의 절단 품질의 신뢰성을 확보할 뿐 아니라 와이어가 동일 텐션을 유지하여 컷팅 라인의 균일성을 유지하도록 하여, 생산성이 증대되고 효율적인 잉곳의 절단을 위한 잉곳용 스퀘어 컷팅장치를 제공한다.
도 1은 종래의 잉곳용 스퀘어 컷팅장치를 도시한 일부 평면도
도 2는 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 평단면도
도 3은 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 정단면도
도 4는 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 측단면도
도 5는 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치 승하강 대차부를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치 승하강 구동부를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치의 사용시 권취되는 와이어의 구성을 나타낸 사용상태 평면도
도 2는 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 평단면도
도 3은 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 정단면도
도 4는 본 발명 잉곳용 스퀘어 컷팅장치의 구성을 나타낸 측단면도
도 5는 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치 승하강 대차부를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치 승하강 구동부를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명 잉곳용 스퀘어 장치의 사용시 권취되는 와이어의 구성을 나타낸 사용상태 평면도
본 발명은 태양전지용 실리콘 잉곳의 스퀘어 컷팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳 및 육면체 형태로 양산되는 태양전지 다결정 실리콘 잉곳에서 웨이퍼 제조를 위한 박판 슬라이스 절단에 앞서 잉곳을 일정규격의 다수 개 블릭으로 절단하기 위한 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅장치에 관한 것으로, 연계되어 회전하는 다수 개의 풀리에 가로방향 및 세로방향으로 각각 하나의 와이어를 권취하되, 가로방향 및 세로방향으로 권취된 각 방향 하나의 와이어로 다수의 컷팅 라인이 형성될 수 있도록 하여 잉곳 절단 폭이 흐트러지지 않고, 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작을 함으로써 다수의 컷팅 와이어가 실행할 수 있는 성능이 재현될 수 있도록 하여 효율성을 높인 특징을 갖는다.
본 발명은 잉곳을 효율적으로 절단하기 위한 잉곳용 스퀘어 절단장치에 관한 것으로, 환봉 형태의 단결정 잉곳의 절단을 실시 예로 두어 본 발명을 기술하나 육면체 형태로 양산되는 다결정 잉곳의 절단 또한 본 발명 장치의 동일한 구동으로 컷팅 작업될 수 있음은 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 실시 가능한 것으로 그러한 변형 실시는 본 발명 권리범위 안에 속함은 자명한 바, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 잉곳용 컷팅 장치를 상세히 설명하면, 도 1은 종래의 잉콧용 스퀘어 컷팅장치를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명 잉곳의 스퀘어 컷팅장치의 평단면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치의 정단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치의 측단면도를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치 승하강 대차부를 도시한 일부 평면도이고, 도 6은 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치 승하강 구동부를 나타낸 일부 평면도이며, 도 7은 본 발명 잉곳 스퀘어 컷팅장치 사용시 권취되는 와이어의 구성을 나타낸 사용상태 평면도를 도시한 것으로,
환봉 형태로 양산되는 태양전지 단결정 실리콘 잉곳으로부터 웨이퍼로의 구현을 위한 효율적인 잉곳 절단을 위해 창안된 본 발명 컷팅장치는 크게 네 부분으로 구성되는 바, 이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와, 상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와, 지면과 수직하게 위치되되 구동 모터(32)의 구동에 의해 구동되는 구동 풀리(33)와 구동 풀리(33)의 일측 상부에 형성되는 다수 개의 가이드 풀리(34) 및 지면과 평행하게 위치되는 다수 개의 회전 풀리(35), 회전 풀리(35)와 어긋나게 마주하도록 위치되되 와이어(W)의 텐션을 조절하도록 하는 다수 개의 텐션조절 풀리(36), 귄취되는 와이어(W)를 하나의 일체로 연결하여 주는 보조 풀리(37)로 구성되는 승하강 대차(30)와, 승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 하는 구성을 갖는다.
우선 베이스부(10)의 구성을 살펴보면, 사각의 프레임으로 형성되는 베이스 플레이트(11)와 길이방향 상부로 후술하는 공급 대차(20)가 이송되도록 조력하는 한 쌍의 이송 레일(12)이 형성되도록 구성되어, 공급 대차(20)가 이송 레일(12) 상에서 활주하도록 구성된다.
한편, 상기 베이스부(10)의 상부로는 공급대차(20)가 배치되어 전진 및 후진 운동하도록 구성되는 바, 상기 공급대차(20)의 상부로는 잉곳이 거치되어 궁극적으로 잉곳이 컷팅될 지점까지 운반하는 역할을 하게 된다.
상기 공급대차(20)는 상부로는 잉곳이 거치되는 잉곳 거치대(21)가 마련되되, 공급대차(20)의 실질적 구동력을 제공하는 이송모터(22)가 공급대차(20)의 하부에 구비되어 공급대차(20)가 전진 및 후진 운동할 수 있도록 구성되며, 상기 이송모터(22)의 구동력은 베이스부(10)의 이송 레일(12)상에 결합되는 이송 클립(23)과의 연계로 공급대차(20)에 제공되게 된다.
다음으로, 실질적인 잉곳 컷팅작업이 수행되는 승하강 대차(30)를 살펴보면, 동일한 구성으로 가로방향 및 세로방향 각 1개씩 마련되는 바, 상기 승하강 대차(30)는 후술하는 승하강 구동부(40)의 조력으로 수직 운동하게 되며, 이를 위해 승하강 대차(30)의 양 측면으로 승하강 구동부(40)와 연계되는 다수 개의 승하강 클립(31)이 형성되게 된다.
한편, 상기 승하강 대차(30) 상에는 컷팅 와이어(W)가 배치되게 되는데, 도 5 및 도 7에서 도시된 바, 와이어(W)가 회전할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동모터(32)와 구동모터(32)의 구동에 의해 회전하는 구동 풀리(33)를 비롯하여 연계되어 회전하는 가이드 풀리(34)와 회전풀리(35), 텐션조절 풀리(36) 및 보조풀리(37)에 권취되어 회전하도록 구성되며, 각 방향 하나의 와이어(W)가 다수의 풀리에 권취되어 각 방향 다수 개의 컷팅 라인이 형성되도록 구성되게 된다.
상기 구동 풀리(33)는 구동 모터(32)의 구동에 의해 회전하되 하나의 구동모터(32)가 두 개의 구동 풀리(33)와 연계되어 회전하도록 하며, 상기 구동 풀리(33)는 지면과 수직하게 위치되어 회전하는 것으로, 상기 구동 풀리(33)는 일정간격 이격된 위치에 마주하도록 배치되는 다른 두 개의 구동 풀리(33)를 회전시켜 주게 된다.
한편, 구동 풀리(33)의 일측 상부로는 가이드 풀리(34)가 형성되게 되는 바, 상기 가이드 풀리(34)는 지면과 수직하게 위치되어 회전하며, 각 구동 풀리(33)의 측면으로 한 개씩 배치되게 된다.
또한, 승하강 대차(30)의 일측부로는 회전 풀리(35)가 형성되는 바, 지면과 평행하게 위치되어 권취되는 와이어(W)의 회전에 의해 회전되는 것으로, 두 개의 가이드 풀리(34) 사이에 연계되어 회전하게 된다.
한편, 승하강 대차(30)의 타측부로 상기 회전 풀리(35)와 일정간격 이격된 위치에 어긋나게 마주하도록 배치되는 텐션조절 풀리(36)는 지면과 평행하게 위치되어 권취되는 와이어(W)의 회전에 의해 회전되는 것으로, 두 개의 가이드 풀리(34) 사이 일측면에 연계되어 회전하며, 장시간 고속회전하는 와이어(W)가 느슨해질 경우 텐션을 조절해주도록 구성된다.
다수의 풀리에 권취되는 와이어(W)가 다수 개가 아닌 하나의 와이어(W)를 다수 풀리에 연계, 권취시켜 회전할 수 있도록 지지하는 보조 풀리(37)는 회전 풀리(35)의 측면에 위치되며, 권취되는 와이어(W)의 두 모서리부를 지지하며 회전하게 된다.
상기 보조 풀리(37)로 두 모서리부를 지지받는 하나의 와이어(W)는 하나의 가이드 풀리(34)와 두 개의 이격된 구동 풀리(33), 그리고 하나의 가이드 풀리(34)와 텐션조절풀리(36)를 순차적으로 경유, 권취되고, 텐션조절풀리(36)를 지나 다시 역방향으로 가이드 풀리(34), 이격된 두 개의 구동 풀리(33)와 가이드 풀리(34)를 거쳐, 회전 풀리(35)에 권취가 이루어지면, 하나의 컷팅 와이어(W)가 두 개의 컷팅 라인을 형성하는 형태가 되며, 회전 풀리(35)를 경유하여, 상기 다수 풀리에 상기와 같은 동일한 권취 경유를 거치게 되면, 다수의 컷팅 라인이 형성되게 되는 것으로, 본 발명 도시화된 실시에 있어서는 하나의 방향에 6개의 컷팅 라인이 형성되도록 구성하여, 25개의 단결정 잉곳을 한번의 작업으로 컷팅하기 위한 구조를 나타내고 있다.
한편, 상기 컷팅 와이어(W)는 외주연에 절삭용 다이아몬드가 구비된 슬리브관을 로프형 와이어에 일정 간격으로 다수를 결합하여 이루어진 것인데, 다수의 풀리에 권취되어 고속회전되며 끊김이 없는 무단형으로 이루어져 회전이 가능한 것이다.
또한, 상기 승하강 대차(30)는 가로방향 및 세로방향으로 각각 하나씩 양방향 교차되도록 배치되며, 상기 와이어(W)와 승하강대차(30)의 구조는 어느 한 방향의 승하강 대차(30)가 우선하여 하강하여 잉곳 컷팅작업이 개시되면 다른 방향의 승하강 대차(30)의 컷팅이 이루어지는, 순차적인 잉곳 컷팅이 이루어지게 되는 것이다.
상기 승하강 대차의 컷팅구조는 상술한 실시 예에 따른 환봉 형태의 단결정 잉곳에도 적용됨은 물론이거니와, 육면체 형태의 다결정 잉곳에도 응당 적용가능한 것으로, 단결정 잉곳은 컷팅될 잉곳을 거치대에 하나씩 거치하여 잉곳의 사방을 절단하는 것으로 스퀘어링 컷팅 작업이 이루어지는 것이며, 다결정 잉곳의 컷팅시에는 육면체로 양산되는 잉곳을 거치대에 안치시키고 양방향 동시에 동작되는 와이어를 하강시켜 잉곳을 컷팅하게 되는 것으로 양방향 각각 6개 배치되는 와이어를 하강시키면 잉곳을 가로, 세로 각 방향으로 7등분 할 수 있으며, 7등분된 잉곳의 셀 가운데 사용이 불가한 바깥 테두리 부분을 제외하고 나면 5×5, 즉 25개로 스퀘어 컷팅할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 다수 개의 풀리는 장착 수를 달리하여 생성되는 컷팅 라인에 의해 분할되는 셀의 수를 변경할 수도 있는 바, 상술한 바와 같이 다수 풀리의 갯수의 변경 및 생성되는 컷팅 라인의 변형은 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 본 발명의 요지를 벗어나지 않고도 다양하게 변경하여 실시할 수 있으므로 이러한 변형실시는 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것임이 자명한 사실이라 하겠다.
상기 승하강 대차(30)가 잉곳을 컷팅하기 위해서는 상승 및 하강의 수직운동이 수행되어야 하는 바, 이는 승하강 구동부(40)에 의해 이루어지게 되는데, 상기 승하강 구동부(40)는 베이스 부(10)의 상부에 고정 설치되는 승하강 축(43)과 상기 승하강 축(43)에 구동력을 부여하는 승하강 모터(41) 및 승하강 모터(41)의 구동력을 승하강 축(43)으로 연계하여 주는 회전축(42)이 형성되게 된다.
또한, 각 방향 승하강 대차(30)의 네 측면으로는 승하강 레일(44)이 형성되어, 상기 승하강 대차(30)의 승하강 클립(31)이 결착되도록 구성된다.
상기 승하강 축(43)은 승하강 모터(41)의 정, 역 구동에 의해 회전하게 되며, 이에 승하강 클립(31)이 승하강 레일(44) 상에서 활주하여 승하강 대차(30)의 수직운동을 지지하게 된다.
상기 구성으로 이루어지는 본 발명은 잉곳 거치대(21)에 잉곳(I)을 올려놓은 후 승하강 대차(30)의 수직하부에 위치되도록 이송시킨 다음, 와이어(W)를 고속회전시킨 상태에서, 컷팅 와이어(W)가 장착된 승하강 대차(30)를 각 방향 순차적으로 하강시켜 잉곳을 스퀘어 컷팅하게 된다.
이 때, 작업자가 조작반(미도시)을 조작하여 제어부를 통해 각 모터들에 의해 동작하는 각 구성부를 제어(작동유무, 속도조절 등)할 수 있도록 한다.
한편, 스퀘어 컷팅이 최종 완료되면 각 구성부가 상기의 과정을 역순하여 최초의 위치로 복귀되게 되며, 상기의 컷팅 공정을 반복하여 시행하면 다수 블릭이 양산되고, 상기의 공정으로 마련된 블릭으로 웨이퍼로 구현되기 위한 슬라이스 컷팅 작업까지 완료되면 태양전지 웨이퍼로 양산되게 되는 것이다.
I : 잉곳(Ingot) 10 : 베이스 부
11 : 베이스 플레이트 12 : 이송 레일
20 : 잉곳 공급 대차 21 : 잉곳 거치대
22 : 이송 모터 23 : 이송 클립
30 : 승하강 대차 31 : 승하강 클립
32 : 구동 모터 33 : 구동 풀리
34 : 가이드 풀리 35 :회전 풀리
36 : 텐션조절 풀리 37 :보조 풀리
40 : 승하강 구동부 41 : 승하강 모터
42 : 회전축 43 : 승하강축
44 : 승하강 레일 W : 와이어(Wire)
11 : 베이스 플레이트 12 : 이송 레일
20 : 잉곳 공급 대차 21 : 잉곳 거치대
22 : 이송 모터 23 : 이송 클립
30 : 승하강 대차 31 : 승하강 클립
32 : 구동 모터 33 : 구동 풀리
34 : 가이드 풀리 35 :회전 풀리
36 : 텐션조절 풀리 37 :보조 풀리
40 : 승하강 구동부 41 : 승하강 모터
42 : 회전축 43 : 승하강축
44 : 승하강 레일 W : 와이어(Wire)
Claims (3)
- 삭제
- 삭제
- 태양전지용 실리콘 잉곳의 스퀘어 컷팅장치에 있어서,
이송 레일(12)이 형성되는 베이스 플레이트(11)가 마련되는 베이스부(10)와,
상부에 잉곳 거치대(21)가 마련되어 절단될 잉곳(I)이 안치되되, 하부로 구동력을 제공하는 이송 모터(22)와 모터의 구동력을 받아 전진 및 후진운동하는 이송 클립(23)이 마련되는 잉곳 공급 대차(20)와,
구동 모터(32)의 구동에 의해 회전하되 하나의 구동모터(32)가 두 개의 구동 풀리(33)와 연계되어 회전하도록 하며, 지면과 수직하게 위치되어 회전하도록 구성되되, 구동 풀리(33)의 일정 간격 이격된 위치에 마주하도록 배치되는 다른 두 개의 구동 풀리(33)를 회전시켜 주도록 구성된 구동 풀리(33)와, 구동 풀리(33)의 일측 상부로 형성되되, 지면과 수직하게 위치되어 회전하며 각 구동 풀리(33)의 측면으로 한 개씩 배치되는 가이드 풀리(34)와, 승하강 대차(30)의 일측부에 지면과 평행하게 위치되어 권취되는 와이어(W)의 회전에 의해 회전되되, 두 개의 가이드 풀리(34) 사이에 연계되어 회전하도록 구성된 회전 풀리(35)와, 회전 풀리(35)와 일정간격 이격된 위치에 어긋나게 마주하도록 배치되되, 지면과 평행하게 위치되어 와이어(W)의 텐션을 조절해주도록 구성된 텐션조절 풀리(36)와, 하나의 와이어(W)가 다수 개의 풀리에 권취되어 회전할 수 있도록 권취되는 와이어(W)의 두 모서리부를 지지하도록 구성된 보조 풀리(37)로 구성되는바, 상기 보조 풀리(37)로 두 모서리부를 지지받는 하나의 와이어(W)는 하나의 가이드 풀리(34)와 두 개의 이격된 구동 풀리(33), 그리고 하나의 가이드 풀리(34)와 텐션조절풀리(36)를 순차적으로 경유·권취되고, 텐션조절풀리(36)를 지나 다시 역방향으로 가이드 풀리(34), 이격된 두 개의 구동 풀리(33)와 가이드 풀리(34)를 거쳐, 회전 풀리(35)에 권취가 이루어지면, 하나의 컷팅 와이어(W)가 두 개의 컷팅 라인을 형성하는 형태가 되며, 회전 풀리(35)를 경유하여, 상기 다수 풀리에 상기와 같은 동일한 권취 경유를 거침으로써 다수의 컷팅 라인이 형성되도록 구성된 승하강 대차(30)와,
승하강 대차(30)가 수직운동하도록 구동력을 부여하는 승하강 모터(41)와 베이스 플레이트(11)의 상부로 각 방향 다수 개 형성되는 승하강 축(43) 및 승하강축(43)의 가이드 방향으로 승하강 대차(30)가 활주할 수 있도록 하는 승하강 레일(44)이 형성되는 승하강 구동부(40)로 구성되어 잉곳 컷팅면이 균일한 잉곳 컷팅이 이루어지도록 하며, 각 방향 하나의 와이어로 동일 동작하는 다수 개의 컷팅 와이어가 재현될 수 있도록 함을 특징으로 하는 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치.
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| KR1020100087892A KR101007743B1 (ko) | 2010-09-08 | 2010-09-08 | 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100087892A KR101007743B1 (ko) | 2010-09-08 | 2010-09-08 | 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치 |
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| KR1020100087892A KR101007743B1 (ko) | 2010-09-08 | 2010-09-08 | 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅 장치 |
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| CN111844489B (zh) * | 2019-04-30 | 2024-02-06 | 天通日进精密技术有限公司 | 硅棒多工位开方设备及其多工位切割方法 |
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| KR20090062068A (ko) * | 2007-12-12 | 2009-06-17 | 주식회사 실트론 | 더블 쏘우 와이어 잉곳 절단장치 |
| KR100949326B1 (ko) * | 2009-11-09 | 2010-03-23 | 다이섹(주) | 태양전지 잉곳용 스퀘어 컷팅장치 |
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2010
- 2010-09-08 KR KR1020100087892A patent/KR101007743B1/ko not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20100106278A (ko) | 2010-10-01 |
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